為了降低生產成本,地面應用的太陽能電池等采用太陽能級的單晶硅棒,材料性能指標有所放寬。有的也可使用半導體器件加工的頭尾料和廢次單晶硅材料,經過復拉制成太陽能電池專用的單晶硅棒。單晶硅太陽能電池將單晶硅棒切成片,一般片厚約0.3毫米。硅片經過拋磨、清洗等工序,制成待加工的原料硅片。加工太陽能電池片,首先要在硅片上摻雜和擴散,一般摻雜物為微量的硼、磷、銻等。擴散是在石英管制成的高溫擴散爐中進行。這樣就硅片上形成P>N結。然后采用絲網(wǎng)印刷法,精配好的銀漿印在硅片上做成柵線,經過燒結,同時制成背電極,并在有柵線的面涂覆減反射源,以防大量的光子被光滑的硅片表面反射掉。因此,單晶硅太陽能電池的單體片就制成了。單體片經過抽查檢驗,即可按所需要的規(guī)格組裝成太陽能電池組件(太陽能電池板),用串聯(lián)和并聯(lián)的方法構成一定的輸出電壓和電流。最后用框架和材料進行封裝。用戶根據(jù)系統(tǒng)設計,可將太陽能電池組件組成各種大小不同的太陽能電池方陣,亦稱太陽能電池陣列。單晶硅太陽能電池的光電轉換效率為15%左右,實驗室成果也有20%以上的。
1) 鋼化玻璃 其作用為保護發(fā)電主體(如電池片),透光其選用是有要求的, 1.透光率必須高(一般91%以單晶硅太陽能電池上);2.超白鋼化處理
2) EVA 用來粘結固定鋼化玻璃和發(fā)電主體(如電池片),透明EVA材質的優(yōu)劣直接影響到組件的壽命,暴露在空氣中的EVA易老化發(fā)黃,從而影響組件的透光率,從而影響組件的發(fā)電質量除了EVA本身的質量外,組件廠家的層壓工藝影響也是非常大的,如EVA膠連度不達標,EVA與鋼化玻璃、背板粘接強度不夠,都會引起EVA提早老化,影響組件壽命。
3)電池片主要作用就是發(fā)電,發(fā)電主體市場上主流的是晶體硅太陽電池片、薄膜太陽能電池片,兩者各有優(yōu)劣晶體硅太陽能電池片,設備成本相對較低,但消耗及電池片成本很高,但光電轉換效率也高,在室外陽光下發(fā)電比較適宜薄膜太陽能電池,相對設備成本較高,但消耗和電池成本 很低,但光電轉化效率相對晶體硅電池片一半多點,但弱光效應非常好,在普通燈光下也能發(fā)電。如計算器上的太陽能電池
4)EVA作用如上,主要粘結封裝發(fā)電主體和背板
5) 背板 作用,密封、絕緣、防水(一般都用TPT、TPE等材質必須耐老化,組件廠家都質保25年,鋼化玻璃,鋁合金一般都沒問題,關鍵就在與背板和硅膠是否能達到要求。
附:發(fā)電主體(晶體硅電池片)
我們知道,單片電池片的發(fā)電效率是非常低的,如一片156電池片的功率只有3W多,遠遠不能滿足我們的需求,所以我們就多多片電池片串聯(lián)起來,已達到我們所要求的功率,電流、電壓,而被串聯(lián)起來的電池片我們稱之為電池串
6)鋁合金保護層壓件,起一定的密封、支撐作用
7) 接線盒 保護整個發(fā)電系統(tǒng),起到電流中轉站的作用,如果組件短路接線盒自動斷開短路電池串,防止燒壞整個系統(tǒng)接線盒中最關鍵的是二極管的選用,根據(jù)組件內電池片的類型
不同,對應的二極管也不相同
8) 硅膠 密封作用,用來密封組件與鋁合金邊框、組件與接線盒交界處有些公司使用雙面膠條、泡棉來替代硅膠,國內普遍使用硅膠,工藝簡單,方便,易操作,而且成本很低。
近5年來,中國光伏電池產量年增長速度為1-3倍,光伏電池產量占全球產量的比例也由2002年1.07%增長到2008年的近15%。商業(yè)化晶體硅太陽能電池的效率13%-14%提高到16%-17%??傮w來看,中國太陽能電池的國際市場份額和技術競爭力大幅提高。在產業(yè)布局上,中國太陽能電也由池產業(yè)已經形成了一定的集聚態(tài)勢。在長三角、環(huán)渤海、珠三角、中西部地區(qū),已經形成了各具特色的太陽能產業(yè)集群。
太陽能光伏發(fā)電在不遠的將來會占據(jù)世界能源消費的重要席位,不但要替代部分常規(guī)能源,而且將成為世界能源供應的主體。預計到2030年,可再生能源在總能源結構中將占到30%以上,而太陽能光伏發(fā)電在世界總電力供應中的占比也將達到10%以上;到2040年,可再生能源將占總能耗的50%以上,太陽能光伏發(fā)電將占總電力的20%以上;到21世紀末,可再生能源在能源結構中將占到80%以上,太陽能發(fā)電將占到60%以上。這些數(shù)字足以顯示出太陽能光伏產業(yè)的發(fā)展前景及其在能源領域重要的戰(zhàn)略地位。由此可以看出,太陽能電池市場前景廣闊。
太陽能電池主要包括晶體硅電池和薄膜電池兩種,它們各自的特點決定了它們在不同應用中擁有不可替代的地位。但是,未來10年晶體硅太陽能電池所占份額盡管會因薄膜太陽能電池的發(fā)展等原因而下降,但其主導地位仍不會根本改變;而薄膜電池如果能夠解決轉換效率不高、制備薄膜電池所用設備價格昂貴等問題,會有巨大的發(fā)展空間。
1.用戶太陽能電源:(1)小型電源10-100W不等,用于邊遠無電地區(qū)如高原、海島、牧區(qū)、邊防哨所等軍民生活用電,如照明、電視、收錄機等;(2)3-5KW家庭屋頂并網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng);(3)光伏水泵:解決無電地區(qū)的深水井飲用、灌溉。
2. 交通領域:如航標燈、交通/鐵路信號燈、交通警示/標志燈、宇翔路燈、高空障礙燈、高速公路/鐵路無線電話亭、無人值守道班供電等。
3. 通訊/通信領域:太陽能無人值守微波中繼站、光纜維護站、廣播/通訊/尋呼電源系統(tǒng);農村載波電話光伏系統(tǒng)、小型通信機、士兵GPS供電等。
4. 石油、海洋、氣象領域:石油管道和水庫閘門陰極保護太陽能電源系統(tǒng)、石油鉆井平臺生活及應急電源、海洋檢測設備、氣象/水文觀測設備等。
5.家庭燈具電源:如庭院燈、路燈、手提燈、野營燈、登山燈、垂釣燈、黑光燈、割膠燈、節(jié)能燈等。
6.光伏電站:10KW-50MW獨立光伏電站、風光(柴)互補電站、各種大型停車廠充電站等。
7.太陽能建筑:將太陽能發(fā)電與建筑材料相結合,使得未來的大型建筑實現(xiàn)電力自給,是未來一大發(fā)展方向。
8.其他領域包括:(1)與汽車配套:太陽能汽車/電動車、電池充電設備、汽車空調、換氣扇、冷飲箱等;(2)太陽能制氫加燃料電池的再生發(fā)電系統(tǒng);(3)海水淡化設備供電;(4)衛(wèi)星、航天器、空間太陽能電站等。
太陽能交流發(fā)電系統(tǒng)是由太陽電池板、充電控制器、逆變器和蓄電池共同組成;太陽能直流發(fā)電系統(tǒng)則不包括逆變器。為了使太陽能發(fā)電系統(tǒng)能為負載提供足夠的電源,就要根據(jù)用電器的功率,合理選擇各部件。下面以100W輸出功率,每天使用6個小時為例,介紹一下計算方法:
1.首先應計算出每天消耗的瓦時數(shù)(包括逆變器的損耗):若逆變器的轉換效率為90%,則當輸出功率為100W時,則實際需要輸出功率應為100W/90%=111W;若按每天使用5小時,則耗電量為111W*5小時=555Wh。
2.計算太陽能電池板:按每日有效日照時間為6小時計算,再考慮到充電效率和充電過程中的損耗,太陽能電池板的輸出功率應為555Wh/6h/70%=130W。其中70%是充電過程中,太陽能電池板的實際使用功率。
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